-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Erwärmen mindestens einer Glasfläche eines Kraftfahrzeugs.
-
Eine Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs kann mit einer elektrischen Scheibenheizung temperiert werden.
-
Ein Kraftfahrzeug ist aus der Druckschrift
DE 10 2015 007 713 A1 bekannt. Hierbei wird Luft über eine zu kühlende Komponente des Kraftfahrzeugs geleitet.
-
Die Druckschrift
US 2004/0134995 A1 beschreibt ein System zum Schmelzen von Eis auf einer Windschutzscheibe.
-
Ein Gerät zum Erwärmen einer Windschutzscheibe ist aus der Druckschrift
CN 201619556 U bekannt.
-
Die Druckschrift
JP 55-076728 A beschreibt ein Gerät zum Reinigen einer Windschutzscheibe.
-
Bei einem in der Druckschrift
DE 34 09 051 A1 beschriebenen Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine wird Motorwärme zur Aufheizung eines Wischblatts ausgenutzt
-
Die Druckschrift
DE 39 01 658 A1 beschreibt eine Motorhaube für ein Nutzfahrzeug, die zur Luftführung hohl ausgebildet ist.
-
Die Druckschrift
US 3 616 871 A1 beschreibt eine Luftführung an einer Unterseite einer Motorhaube mit einem Heizelement und einem Schwenkhebel zum Beaufschlagen einer Front einer Windschutzscheibe.
-
Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe, eine Glasfläche eines Kraftfahrzeugs geeignet zu erwärmen.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein System mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen des Verfahrens und des Systems gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Erwärmen mindestens einer üblicherweise äußeren Glasfläche bzw. Glasscheibe, bspw. Außenscheibe, insbesondere Frontscheibe und/oder Seitenscheibe, eines Kraftfahrzeugs unter Verwendung eines Aggregatraums des Kraftfahrzeugs, der unter Berücksichtigung einer Vorwärtsfahrtrichtung in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, vorgesehen. In dem Aggregatraum ist mindestens ein Aggregat des Kraftfahrzeugs angeordnet, das bei einem Betrieb des Kraftfahrzeugs Abwärme erzeugt. Der Aggregatraum weist bezüglich der Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs vorne mindestens einen Einlass und hinten mindestens einen Auslass auf, wobei Luft bei einer Fahrt des Kraftfahrzeugs in der Vorwärtsfahrtrichtung durch den mindestens einen Einlass in den Aggregatraum und an dem mindestens einen Aggregat als Wärmequelle vorbeigeleitet wird, wobei von der Luft Abwärme des mindestens einen Aggregats aufgenommen wird, wobei die erwärmte Luft zu dem mindestens einen Auslass und von dort zu der mindestens einen Glasfläche, bspw. Außenscheibe, geleitet wird. Dabei wird ein Luftstrom erzeugt, der durch die Abwärme des mindestens einen Aggregats erwärmt ist und zu der mindestens einen Glasfläche geleitet wird bzw. strömt.
-
Dabei ist vorgesehen, dass das mindestens eine Aggregat, dessen Abwärme von der daran vorbeigeleiteten Luft aufgenommen wird, als Maschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, bspw. Verbrennungskraftmaschine oder Elektromaschine, als Kältemodul bzw. als Kühlmodul, bspw. Kältevorrichtung bzw. Kühlvorrichtung bzw. Kühlpaket, als Batterie und/oder als Brennstoffzelle ausgebildet ist.
-
In Ausgestaltung des Verfahren kann die Luft innerhalb des Aggregatraums zunächst an mindestens einem Kühlmodul des Kraftfahrzeugs vorbeigeleitet werden, wobei von der Luft zunächst die Abwärme des mindestens einen Kühlmoduls aufgenommen wird, wobei die durch Abwärme des mindestens einen Kühlmoduls zumindest teilweise erwärmte Luft weiterhin an mindestens einer Maschine vorbeigeleitet und mit deren Abwärme zusätzlich erwärmt wird.
-
Dabei ist es möglich, dass die erwärmte Luft durch mindestens einen Luftkanal von dem mindestens einen Aggregat zu dem mindestens einen Auslass geleitet wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Luft von mindestens einem ersten Aggregat, bspw. dem mindestens einen Kühlmodul, erwärmt und ausgehend von dem mindestens einen ersten Aggregat durch den mindestens einen Luftkanal geleitet wird, wobei die Luft durch den mindestens einen Luftkanal an mindestens einem zweiten Aggregat, bspw. der Maschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, vorbeigeleitet bzw. vorbeigeführt wird, wobei von der durch den mindestens einen Luftkanal geleiteten Luft zusätzlich Abwärme des mindestens einen zweiten Aggregats aufgenommen und zusätzlich erwärmt wird. Dieser mindestens eine Luftkanal ist in die Fronthaube integriert bzw. in der Fronthaube angeordnet.
-
Das Verfahren kann für ein Kraftfahrzeug durchgeführt werden, dessen Aggregatraum von einer Fronthaube bzw. Frontklappe verschließbar abgedeckt wird und/oder ist, wobei die Luft zwischen einer Außenwand bzw. Außenhaut der Fronthaube bzw. Frontklappe und dem mindestens einen Aggregat zu dem mindestens einen Auslass geleitet wird.
-
Mit dem Verfahren wird mindestens eine als Außenscheibe und/oder Frontscheibe bzw. Windschutzscheibe ausgebildete Glasfläche erwärmt.
-
Das erfindungsgemäße System ist zum Erwärmen mindestens einer bspw. äußeren Glasfläche bzw. Glasscheibe und/oder Außenscheibe eines Kraftfahrzeugs unter Verwendung eines Aggregatraums, der unter Berücksichtigung einer Vorwärtsfahrtrichtung in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, ausgebildet, wobei in dem Aggregatraum mindestens ein Aggregat des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, das bei einem Betrieb des Kraftfahrzeugs Abwärme erzeugt. Der Aggregatraum weist bezüglich einer Richtung für eine Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs vorne mindestens einen Einlass und hinten mindestens einen Auslass auf. Bei einer Fahrt des Kraftfahrzeugs in Vorwärtsfahrtrichtung ist Luft aus der Umgebung durch den mindestens einen Einlass in den Aggregatraum zu leiten und an dem mindestens einen Aggregat vorbeizuleiten, wobei von der Luft die Abwärme des mindestens einen Aggregats aufgenommen wird, wobei die erwärmte Luft zu dem mindestens einen Auslass und von dort zu der mindestens einen Glasfläche zu leiten ist.
-
Das System weist in Ausgestaltung mindestens einen Luftkanal für die zu leitende Luft auf, der üblicherweise durch eine eigene Innenwand und eine eigene Außenwand, durch die die Luft strömen kann, begrenzt ist. Weiterhin ist der mindestens eine Luftkanal zwischen einer Außenwand einer Fronthaube bzw. Frontklappe, die hin zu einer Umgebung des Kraftfahrzeugs gewandt ist, und einer Innenwand bzw. an einer Innenwand der Fronthaube bzw. Frontklappe zum Abdecken des Aggregatraums angeordnet ist, wobei der mindestens eine Luftkanal dazu ausgebildet ist, die von dem mindestens einen Aggregat erwärmte Luft zu dem mindestens einen Auslass zu leiten, wobei die erwärmte Luft durch den mindestens einen Luftkanal geleitet wird, der zwischen der Außenwand der Fronthaube und dem mindestens einen Aggregat angeordnet ist. Dieser ist vollständig in die Fronthaube bzw. Motorhaube integriert und zur gerichteten Leitung von Luft ausgebildet.
-
Der mindestens eine Luftkanal ist hin zu der Außenwand der Fronthaube thermisch isoliert. Der mindestens eine Luftkanal, d. h. seine Außenwand, die ihn zu der Außenwand der Fronthaube begrenzt, ist in Ausgestaltung hin zu der Außenwand der Fronthaube über eine Schicht aus thermisch isolierendem Material isoliert, die zwischen der Außenwand der Frontklappe und der Außenwand des mindestens einen Luftkanals angeordnet ist. Dagegen ist der mindestens eine Luftkanal zu dem mindestens einen Aggregat über seine Innenwand aus thermisch gut leitfähigem Material thermisch gekoppelt, wobei die Innenwand des mindestens einen Luftkanals ggf. mindestens eine direkte Öffnung zu dem mindestens einen Aggregat aufweist. In Ausgestaltung wird mit der Fronthaube eine Öffnung des Aggregatraums abgedeckt, durch die der Aggregatraum von außen zugänglich ist. An einem Rand der Fronthaube, der an einem Rand der Öffnung des Aggregatraums angeordnet bzw. anzuordnen ist, ist eine Dichtung angeordnet.
-
Der mindestens eine Auslass umfasst bspw. eine Breitbanddüse und/oder Ausströmdüse als mindestens eine Düse und ist zwischen der Außenhaut der Fronthaube und einem Rand einer als Frontscheibe bzw. Windschutzscheibe ausgebildeten Außenscheibe des Kraftfahrzeugs und/oder an einer Frontscheibenwurzel dieser Frontscheibe angeordnet.
-
Das System weist mindestens einen Klappensteller auf, der dazu ausgebildet ist, eine Zufuhr für Luft abhängig von einer Außenbedingung, bspw. einer Temperatur, die in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs außerhalb des Kraftfahrzeugs herrscht, zumindest teilweise, ggf. vollständig zu öffnen und/oder zumindest teilweise, ggf. vollständig zu schließen.
-
Mit dem Verfahren ist bspw. eine Nutzung einer Abwärme von Kühlluft zur Temperierung der Frontscheibe als Glasfläche des Kraftfahrzeugs mit einer Maschine, bspw. Verbrennungskraftmaschine, bzw. eines Motors, bspw. Verbrennungsmotors, als dem mindestens einen Aggregat in einem Vorderwagen des Kraftfahrzeugs möglich. Alternativ oder ergänzend kann die Abwärme eines Hauptwasserkühlers oder Kondensators und somit eines Kühlmoduls als dem mindestens einen Aggregat genutzt werden. Außerdem ist es möglich, mit einem Lüfter bzw. Lüftermodul, bspw. einem Ventilator, einen Luftstrom zu erzeugen und somit die Luft durch den Aggregatraum zu leiten bzw. strömen zu lassen. Dabei ist es u. a. möglich, den Lüfter bei einem Stillstand des Fahrzeugs, bspw. bei einem kurzzeitigen Stillstand, einzuschalten und dabei den Luftstrom aufrecht zu erhalten.
-
Mit der Maschine kann Kraft oder Energie übertragen werden, wobei mit deren Hilfe Arbeit verrichtet werden kann. Das mindestens eine Aggregat kann weiterhin als Batterie, Brennstoffzelle oder Leistungselektronik ausgebildet sein, bei dessen Betrieb auch Abwärme anfällt. In der Regel wird Luft, die mindestens eines der Aggregate als Wärmequelle umströmt und/oder daran vorbeigeleitet wird, genutzt, wobei die Frontscheibe mit einem Luftvorhang aus erwärmter Luft versehen wird. Somit wird eine Abwärme des jeweiligen Aggregats direkt nutzbar gemacht. Zur Aufnahme der Abwärme kann von der Luft auch ein Motorblock als Aggregat umströmt werden.
-
Dabei ist in die Frontklappe, die auch als Motorhabe bezeichnet werden kann, ein Luftkanal integriert, der die Luft hinter dem Kühler, insbesondere Hauptwasserkühler, und/oder dem Motor abgreift. Bei einem Abgriff der Luft hinter dem Kühler kann diese in dem Luftkanal möglichst großflächig und nahe am Motor vorbeigeführt werden, um die Abwärme der bspw. als Motor ausgebildeten Maschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise zusätzlich mit aufzunehmen.
-
Weiterhin kann im Bereich einer Frontscheibenwurzel in der Front- bzw. Motorhaube auf einer größtmöglichen Breite eine Ausströmdüse in dem mindestens einen Auslass vorgesehen sein, über die die Frontscheibe mit warmer Luft angeströmt wird. Zur Steuerung der strömenden Luft bzw. Luftströmung wird bspw. ein Klappensteller als Luftleitelement genutzt, mit dem der mindestens eine Luftkanal bei Bedarf abhängig von mindestens einer bspw. klimatischen und/oder meteorologischen Außenbedingung zumindest teilweise geöffnet und/oder geschlossen wird, die in einer Umgebung herrscht, in der sich das Kraftfahrzeug befindet, wobei u. a. eine Temperatur in der Umgebung berücksichtigt werden kann. Alternativ oder ergänzend kann auch eine Temperatur in einem Innenraum des Fahrzeugs und somit eine klimatische Bedingung des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Dabei ist es weiterhin möglich, einen Unterschied zwischen der Temperatur in der Umgebung und der Temperatur im Innenraum zu berücksichtigen und das Verfahren abhängig von einem derartigen Unterschied der Temperaturen durchzuführen.
-
Durch das Verfahren ergibt sich u. a., dass ein Energieaufwand zur Aufrechterhaltung der Temperatur in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs und einer Aufheizung des Innenraums bei kalten Außentemperaturen reduziert wird. Somit kann ein Energieverbrauch, bspw. Kraftstoffverbrauch, verringert und eine CO2-Bilanz des Kraftfahrzeugs verbessert werden. Außerdem kann durch die erwärmte strömende Luft eine Vereisung der Frontscheiben und der Scheibenwischer reduziert werden. Durch Nutzung der Abwärme des mindestens einen Aggregats als Wärmequelle können äußere Glasflächen des Kraftfahrzeugs temperiert werden, um einen Wärmeübergang zu reduzieren und damit einen Wärmeverlust aus dem Innenraum nach außen zu mindern. Dabei können ein Kühlluftmassenstrom als Luftstrom über einen Hauptwasserkühler und eine Abwärme einer Verbrennungskraftmaschine im Vorderwagen genutzt werden, anstatt über eine Fahrzeugunterseite oder seitlichen Austritten in vorderen Kotflügeln abgeführt zu werden.
-
Zusätzlich kann ein elektrischer Energieaufwand durch eine optionale Scheibenheizung reduziert werden, wobei auf eine derartige Scheibenheizung ggf. sogar komplett verzichtet werden kann. Die mindestens eine im Rahmen des Verfahrens erwärmbare Glasscheibe des Kraftfahrzeugs kann bspw. als Glaspanorama-Dach und/oder Glas-Schiebedach ausgebildet sein und eine große Fläche aufweisen.
-
Die in der nunmehr erwärmten Abluft des mindestens einen Aggregats enthaltene Wärmeenergie wird weiter genutzt, um an anderen Stellen des Kraftfahrzeugs gezielt eingesetzt werden zu können. Bei einem betriebswarmen Kraftfahrzeug und kalter Außentemperatur kann die mindestens eine Glasscheibe von außen erwärmt werden, ohne dass ein Teil der Wärmeenergie zur Aufheizung des Innenraumes über die Frontscheibe, bspw. ohne elektrische Heizung, abgegeben wird. Vereisungen auf der Frontscheibe und den Wischerblättern, die sich während einer Fahrt bei Schnee oder Schneeregen bilden, werden durch die erwärmte Luft entfernt und schränken die Sicht nicht ein. Somit kann die Frontscheibe freigehalten werden.
-
Der mindestens eine Luftkanal bzw. eine entsprechende Luftleitung kann ein Luftleitsystem unterhalb der Fronthaube bilden sowie an einer Unterseite der Motorhaube und/oder in der Nähe der bspw. als Motor ausgebildeten Maschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs angeordnet sein, um dort Abwärme aufzunehmen. In Ausgestaltung umfasst das System mindestens einen doppelwandigen Luftkanal, der als Luftleitsystem zwischen einer Außen- und Innenwand in die Motorhaube bzw. Fronthaube integriert ist und die Luft mit der Abwärme des mindestens einen als Maschine, bspw. Motor, oder Kühler ausgebildeten Aggregats zu der mindestens einen Glasfläche leitet.
-
Das Verfahren kann gestartet werden, wenn die Maschine mindestens auf seine vorgesehene und/oder definierte Betriebstemperatur erwärmt ist. Die erwärmte Luft kann zu der Frontscheibe und weiterhin auch zu mindestens einer Seitenscheibe und/oder einem Panoramadach geleitet werden. Bei dem Verfahren wird die reine Abwärme des mindestens einen Aggregats genutzt, es ist keine aktive energetische Unterstützung aufgrund eines zusätzlichen Gebläses und Heizers erforderlich.
-
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
- 1 zeigt in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems bei Durchführung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- 2 zeigt in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems bei Durchführung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- 3 zeigt in schematischer Darstellung eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems bei Durchführung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- 4 zeigt in schematischer Darstellung eine aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung.
-
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleichen Bezugszeichen sind dieselben Komponenten zugeordnet.
-
Die anhand der 1 und 2 vorgestellten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems 2, 4 sind jeweils für ein Kraftfahrzeug 6, 8 vorgesehen. Jedes Kraftfahrzeug 6, 8 weist in seinem Frontbereich einen Aggregatraum 10 auf, wobei in dem Aggregatraum 10 als Aggregate mindestens ein Kühlpaket bzw. Kühlmodul 12 und eine Maschine 14 angeordnet sind. Dabei ist das Kühlmodul 12 hier in einer Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 6, 8 vor der Maschine 14 angeordnet ist. Das Kühlmodul 12 ist dazu ausgebildet, ein Kühlmedium für eine Klimaanlage des Kraftfahrzeugs 6, 8 zu kühlen. Die Maschine 14 ist dazu ausgebildet, Treibstoff zu verbrennen und mechanische Energie zum Antreiben bzw. Fortbewegen des Kraftfahrzeugs 6, 8 zu erzeugen, falls sie bspw. als Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist. Falls sie bspw. als Elektromaschine ausgebildet ist, kann sie zum Antreiben des Kraftfahrzeugs elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln.
-
Außerdem weist der Aggregatraum 10 in der vorgesehenen Vorwärtsfahrtrichtung vorne mindestens einen Einlass 16 auf, der hier als mindestens eine Öffnung eines Kühlergrills ausgebildet ist und durch den während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs 6, 8 in der Vorwärtsfahrtrichtung Luft in den Aggregatraum 10 strömen kann. Weiterhin weist der Aggregatraum 10 eine Fronthaube 18, 19 auf, die auch als Frontklappe oder Motorhaube bezeichnet werden kann. Diese ist an einer Karosserie und/oder Aufbau des Kraftfahrzeugs 6, 8 verschwenkbar befestigt und deckt den Aggregatraum 10 in der jeweiligen 1 bzw. 2 obenseitig ab, allerdings kann sie auch relativ zu dem Aggregatraum 10 verschwenkt und geöffnet werden, so dass der Aggregatraum 10 von außen zugänglich ist. Außerdem weist das Kraftfahrzeug 6, 8 eine als Frontscheibe 20 ausgebildete äußere Glasfläche bzw. Glasscheibe auf.
-
Jede Ausführungsform des Systems 2, 4 weist zwischen einer Frontscheibenwurzel 22, die hier eine Verbindung zwischen der Frontscheibe 20 und dem Aufbau des Kraftfahrzeugs 6, 8 bildet, und einem Rand der Fronthaube 18, 19 mindestens einen Auslass 24 auf, der in Vorwärtsfahrtrichtung hinter dem Aggregatraum 10 angeordnet ist. Dabei ist bei beiden Ausführungsformen des Systems 2, 4 in den mindestens einen Auslass 24 jeweils eine Breitbanddüse 26 als Düse integriert.
-
Die erste Ausführungsform des Systems 2 für ein erstes Kraftfahrzeug 6 weist hier einen Klappensteller 30 als Luftleitelement auf, der in Vorwärtsfahrtrichtung in dem Aggregatraum 10 hinter der Maschine 14 und vor dem mindestens einen Auslass 24 angeordnet ist. Mit diesem System 2 ist es bei Ausführung der ersten Ausführungsform des Verfahrens möglich, Abwärme des mindestens einen bspw. als Hauptwasserkühler oder Ladeluftkühler ausgebildeten Kühlmoduls 12 und erwärmte Abluft bzw. Abwärme der Maschine 14 im Aggregatraum 10 bzw. Maschinen- bzw. Motorraum zu nutzen.
-
Bei der mit der ersten Ausführungsform des Systems 2 durchführbaren ersten Ausführungsform des Verfahrens strömt Luft von außen durch den mindestens einen Einlass 16 in den Aggregatraum 10 zu dem mindestens einen Kühlmodul 12. Sofern das mindestens eine Kühlmodul 12 je nach Definition den Aggregatraum 10 seitlich begrenzt, kann die Luft auch über das mindestens eine Kühlmodul 12 in den Aggregatraum 10 strömen. Unabhängig von einer jeweiligen Definition nimmt die strömende Luft dabei Wärme bzw. Abwärme vom Kühlwasser oder ggf. vom Ladeluftkühler des mindestens einen Kühlmoduls 12 auf. Ausgehend von dem mindestens einen Kühlmodul 12 strömt die Luft seitlich und oberhalb der Maschine 14 und nimmt zusätzlich Wärme bzw. Abwärme der Maschine 14 (gebogene Pfeile 40) auf. Über den Klappensteller 30 wird die Luft in Richtung der Breitbanddüse 26 zur Frontscheibe 20 geleitet. Die Breitbanddüse 26 ist hier unter der Fronthaube 18, bspw. unter einer Außenwand bzw. Außenhaut der Fronthaube 18, angeordnet und, falls sie als Teil der Fronthaube 18 ausgebildet ist, in diese integriert.
-
Abhängig von einer Aufheizstrategie der bspw. als Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Maschine 14 kann die durch das mindestens eine Aggregat im Aggregatraum 10 erwärmte Luft, die Frontscheibe 20, nach dem die Luft aus dem mindestens einen Auslass 24 ausgetreten ist, aktiv anströmen und bereits kurz nach Erreichen einer für die Maschine vorgesehene Solltemperatur genutzt werden.
-
Durch Erwärmen der Frontscheibe 20 mit der erwärmten Luft kann vorteilhafterweise ggf. auch ein von der Frontscheibe 20 zur Umgebung begrenzter Innenraum des Kraftfahrzeugs 6 schneller aufgeheizt werden. Eine Luftansaugung für den Innenraum ist bei dieser Ausführungsform so positioniert, dass die warme Luft bzw. Abluft aus dem Aggregatraum 10 nicht direkt angesaugt wird, da diese ggf. Ausgasungen von der Maschine 14 enthalten kann.
-
Die zweite Ausführungsform des Systems 4 für ein zweites Kraftfahrzeug 8 weist einen Klappensteller 32 als Luftleitelement auf, der hier zwischen dem mindestens einen Kühlmodul 12 und der Maschine 14 angeordnet ist. Außerdem weist dieses System 4 mindestens ein als Luftleitkanal bzw. Luftkanal 34 ausgebildetes Luftleitelement auf, der bzw. das hier in die Fronthaube 19 integriert ist und sich ausgehend von dem Klappensteller 32 zwischen einer Außenwand bzw. Außenhaut der Fronthaube 19 und der Maschine 14 zu dem mindestens einen Auslass 24 erstreckt. Mit der hiermit durchführbaren Ausführungsform des Verfahren wird Abwärme des mindestens einen als Kühler ausgebildeten Kühlmoduls 12 über die Fronthaube 19 bzw. durch den mindestens einen darin integrierten Luftkanal 34 geleitet.
-
Die Luft strömt bei der zweiten Ausführungsform des Verfahrens hier ausgehend von dem mindestens einen Einlass 16 über das mindestens eine Kühlmodul 12 und nimmt dabei Wärme bzw. Abwärme vom Kühlwasser oder ggf. vom Ladeluftkühler des mindestens einen Kühlmoduls 12 auf und wird zumindest in den mindestens einen in der Fronthaube 19 integrierten Luftkanal 34 geleitet. Die strömende Luft wird über den Klappensteller 32 abhängig von dessen jeweiliger Stellung zumindest in den Aggregatraum 10 und/oder in den mindestens einen Luftkanal 34 der Fronthaube 18 gesteuert und somit geleitet. Der Klappensteller 32 kann als Gesamteinheit mit einem darunter platzierten bzw. angeordneten Lüftermodul hinter dem mindestens einen Kühlmodul 12 montiert werden bzw. sein. Ein in einer Lüfterzarge des Lüftermoduls bzw. einer Abluftführung integrierter schaltbarer Klappenmechanismus oder ein radialer Verschluss eines Lüfterblattquerschnitts des Lüftermoduls kann zusätzlich dazu ausgebildet sein, den Strom bzw. Volumenstrom der Luft gezielt in den Aggregatraum 10 und/oder den mindestens einen Luftkanal 34 zu lenken und/oder leiten, wobei der Klappenmechanismus als alternativer oder ergänzender Klappensteller verwendet wird.
-
Über den mindestens einen in der Fronthaube 19 integrierten Luftkanal 34 wird die warme Luft bzw. Abluft des mindestens einen Kühlmoduls 12 zu der Breitbanddüse 26 geleitet, die hier in die Fronthaube 19 integriert ist. Der mindestens eine Luftkanal 34 ist dabei möglichst nahe an einer Oberseite der Maschine 14 zu platzieren. Dabei ist eine der Maschine 14 zugewandte Außenwand des mindestens einen Luftkanals 34 aus gut wärmeleitendem Material, bspw. einem Metall, gebildet und/oder über eine große Fläche mit einem solchen Material beschichtet bzw. versehen, um zusätzliche Abwärme von Luft, die die Maschine 14 umgibt bzw. umströmt, ebenfalls nutzen zu können. Eine Isolierung der Fronthaube 19 ist zwischen dem mindestens einen Luftkanal 34 und einer als Außenblech ausgebildeten Außenwand bzw. Außenhaut der Fronthaube 19 angeordnet und/oder vorzusehen. Weiterhin strömt die Breitbanddüse 26 die Frontscheibe 20 in einem maximalen Bereich mit warmer Luft an. Da bei dieser Ausführungsform die strömende Luft von dem mindestens einen Kühlmodul 12 in den mindestens einen Luftkanal 34 geleitet und noch vor der Maschine 14 aus dem Aggregatraum 10 ausgeleitet bzw. abgezogen wird, ergibt sich hinsichtlich einer Anordnung bzw. Positionierung einer Luftansaugung für den Innenraum des Kraftfahrzeugs 8 kein Nachteil.
-
Bei den vorgestellten Ausführungsformen des Systems 2, 4 bzw. Verfahrens wird durch die wärmere Luft an der Frontscheibe 20, nachdem sie die Aggregate, d. h. das mindestens eine Kühlmodul 12 und die Maschine 14 im Aggregatraum 10 passiert hat und ausgehend von dem mindestens einen Auslass 24 durch die Breitbanddüse 26 entlang der Frontscheibe 20 strömt, ein Wärmeübergang zwischen der Frontscheibe 20 und der Umgebung verringert, da die entlang der Frontscheibe 20 strömende im Aggregatraum 10 durch Abwärme der Aggregate erwärmte Luft die Frontscheibe 20 von der Umgebung thermisch isoliert und damit einhergehend letztendlich auch einen Wärmeverlust vom Innenraum über die Frontscheibe 20 reduziert. Weiterhin führt die warme aus dem mindestens einen Auslass 24 strömende Luft dazu, dass ein Scheibenwischer und die Frontscheibe 20 für den Fall, dass in der Umgebung niedrige Temperaturen und somit entsprechende kalte Bedingungen herrschen, nicht wieder vereisen, wobei an der Frontscheibe 20 und/oder dem Scheibenwischer noch anhaftendes Eis durch die erwärmte Luft schneller geschmolzen wird. Dies verbessert somit auch die Funktion des Scheibenwischers und die Sichtverhältnisse für den Fahrer. Durch eine vorteilhafte Anordnung von Scheibenwaschdüsen in Vorwärtsfahrtrichtung hinter dem mindestens einen Auslass 24 können diese ebenfalls ohne zusätzliche dauerhafte elektrische Beheizung vor Vereisung geschützt werden.
-
Abhängig von einer Temperatur der Umgebung sowie entsprechenden Bedingungen der Umgebung kann ein jeweiliger Klappensteller 30, 32 offen oder geschlossen sein. Eine offene Stellung des jeweiligen Klappenstellers 30, 32 ist bei niedriger bzw. kalter Temperatur, d. h. Außentemperatur, und betriebswarmer Maschine 14 sinnvoll. Eine geschlossene Stellung des jeweiligen Klappenstellers 30, 32 ist bei hoher bzw. warmer Temperatur, d. h. Außentemperatur, vorgesehen, um die Frontscheibe 20 nicht zusätzlich aufzuheizen. Somit ist es möglich, den jeweiligen Klappensteller 30, 32 abhängig von der Temperatur in der Umgebung zu öffnen oder zu schließen. Falls die Temperatur geringer als mindestens ein hierfür vorgesehener, bspw. erster Sollwert ist, wird der jeweilige Klappensteller 30, 32 geöffnet und die Frontscheibe 20 bei Durchführung der jeweiligen Ausführungsform des Verfahrens mit der Luft erwärmt. Falls die Temperatur in der Umgebung höher als ein hierfür vorgesehener bspw. zweiter Sollwert ist, wird bzw. bleibt der jeweilige Klappensteller 30, 32 geschlossen.
-
Es ist auch möglich, die warme Luft nicht nur zu der Frontscheibe 20 sondern auch zu anderen Glasflächen, bspw. Seitenscheiben, am Kraftfahrzeug 6, 8 zu leiten, dabei kann für die Glasflächen bzw. -scheiben unter Nutzung bereits bestehender Abwärme ein Wärmeverlust bzw. Wärmeübergang reduziert werden. Hierzu kann die im Aggregatraum 10 erwärmte Luft ausgehend von dem mindestens einen Auslass 24 und/oder aus dem Aggregatraum 10 über weitere Luftkanäle, z. B. innerhalb der A-Säulen zur Anströmung der Seitenscheiben verwendet werden. Außerdem kann die Fronthaube 18, 19 auch doppelwandig ausgebildet sein, wobei im Fall der zweiten Ausführungsform des Systems 4 der mindestens eine Luftkanal 34 zwischen zwei Wänden, bspw. einer Außenwand und einer Innenwand bzw. einer Außenhaut und Innenhaut der Frontscheibe 19 angeordnet und/oder dadurch begrenzt ist. Die durch Abwärme erwärmte Luft kann über und/oder durch die bspw. doppelwandige Fronthaube 18, 19 bzw. den darin integrierten mindestens einen Luftkanal 34 intelligent geleitet bzw. geführt werden.
-
Die in 3 dargestellte dritte Ausführungsform des Systems 42 ist für einen Aggregatraum 46 eines Kraftfahrzeugs 44 vorgesehen, in dem eine als Verbrennungskraftmaschine ausgebildete Maschine 48 zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 44 angeordnet und, in Vorwärtsfahrtrichtung vor der Maschine 48, ein Kondensator als Kühlmodul 50 angeordnet sind. Hinter der Maschine 48 ist hier eine Abgasanlage 78 angeordnet. Der Aggregatraum 46 ist hier mit einer Fronthaube 52 als Komponente des Systems 42 abgedeckt, wobei sich der Aggregatraum 46 hier in der Vorwärtsfahrtrichtung von einem Einlass 54 bis zu einem Auslass 56 erstreckt. Dabei ist in den Auslass 56 eine Ausströmdüse 58 als Düse integriert. Der Auslass 56 ist zwischen einem Rand der Fronthaube 52 und einer Frontscheibenwurzel 60 angeordnet. Außerdem ist hier in die Fronthaube 52 ein Luftkanal 68 integriert. Zwischen einer Außenwand 53 der Fronthaube 52 und einer Außenwand 69 des Luftkanals 68 ist hier eine Schicht 70 aus thermisch isolierendem Material angeordnet. 3 zeigt auch eine Abdeckung 72 der Maschine 48, bspw. eine Maschinenabdeckung, insbesondere Motorenabdeckung, die den Aggregatraum 46 abdeckt und zwischen der Maschine 48 und der Fronthaube 52 angeordnet ist. Der Luftkanal 68 weist auf einer Unterseite hin zu dem Aggregatraum 46 eine Innenwand 74 auf, die aus thermisch leitfähigem Material gebildet ist, wobei der Luftkanal 68 innerhalb der Fronthaube 52 zwischen seiner Außenwand 69 und seiner Innenwand 74 angeordnet ist. Dabei ist die Innenwand 74 hier in mehrere Abschnitte unterteilt und weist hin zu dem Aggregatraum 46, d. h. zu der Maschine 48 und der Abgasanlage 78, mehrere Öffnungen 76 bzw. Aussparungen auf, die die einzelnen Abschnitte der Innenwand 74 unterbrechen. An einem Rand der Fronthaube 52 ist hier eine Dichtung 80 angeordnet. Luft, bspw. Abluft, ist hier durch Pfeile 82 angedeutet.
-
Bei der dritten Ausführungsform des Verfahrens wird die warme Luft (Pfeile 82) mit dem in die Fronthaube 52 integrierten Luftkanal 68 gezielt gebündelt und dadurch gerichtet und laminar durch einen Vorderwagen des Kraftfahrzeugs 44 mit dem Aggregatraum bis zum Austritt bzw. Auslass 56 an der Frontscheibenwurzel 60 auf eine Frontscheibe des Kraftfahrzeugs 44 geleitet. Der Luftkanal 68 ist mit der Fronthaube 52 fest verbunden. Der Luftkanal 68 greift zusätzlich noch die Wärmeenergie aus der freien Konvektion der hier als Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Maschine 48 ab, indem die Innenwand 74 des Luftkanals 68 teilweise ausgespart und/oder mittels Material, mit guter Wärmeleitfähigkeit, bestückt ist. Die Abdeckung 72 der Maschine 48 kann thermisch durchlässig gestaltet oder sogar komplett weggelassen werden. Zusätzlich kann der Luftkanal 68, insbesondere dessen Innenwand 74 auch noch im Bereich der Abgasanlage 78 und einer Abgasreinigung als Aggregate im Aggregatraum 48 ausgeschnitten sein und entsprechend Öffnungen 76 aufweisen, über die hier von der Luft ebenfalls Wärmeenergie aus einer freien Konvektion aufgenommen wird. Um möglichst wenige Abluft- und Wärmeverluste zu haben, ist die Fronthaube 52 nach außen zur kalten Umgebung mittels der umlaufenden Dichtung 80 räumlich getrennt. Der Luftkanal 68 ist mit der Schicht 70 aus thermisch isolierendem Material bzw. mit einem Werkstoff mit einem schlechten Wärmeleitwert bestückt und somit nach außen zur Fronthaube 52 und somit zur Umgebung des Kraftfahrzeugs 44 thermisch isoliert.
-
Die zur thermischen Isolierung vorgesehene Schicht 70 zwischen der Außenwand 53 der Fronthaube 52 und der Außenwand 69 des Luftkanals 68 kann aus einem weichen EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk), einem Elastomer, einem Polystyrol oder ähnlich geeigneten thermisch isolierenden und/oder aufprallabsorbierenden Materialien ausgeführt sein, wodurch zusätzlich auch Gesetze bzgl. eines Fußgängerschutzes erfüllt werden.
-
Im Bereich der Frontscheibenwurzel 60 kann auf größtmöglicher Breite in der Fronthaube 52 ein Luftaustritt für den Luftkanal 68 angeordnet sein, wobei in dem Auslass 56 bzw. Austritt für die Luft in der Fronthaube 52 die Ausströmdüse 58 vorgesehen ist. Über diese Ausströmdüse 58 wird die Frontscheibe mit warmer, aus dem Luftkanal 68 gebündelter Abluft gerichtet angeströmt.
-
Aufgrund der Integration des Luftkanals 68 in die Fronthaube 52 ergeben sich z. B. gegenüber mehreren Luftleitteilen, die im Vorderwagen verbaut wären und die identische Funktion übernehmen würden, bauraumtechnische Vorteile. Dabei können die einzelnen Abschnitte der Innenwand 74 des Luftkanals 68 einer Funktion entsprechend gezielt gestaltet werden. Dies bedeutet in der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise, dass nach außen zum Blech als Außenwand 53 und zur Umgebung des Kraftfahrzeugs 44 die thermisch gut isolierende Schicht 70 vorgesehen wird. Diese kann sich bspw. flächig über eine gesamte Breite des Kraftfahrzeugs 44, bspw. über eine gesamte Breite und Länge der Fronthaube 52 erstrecken. Nach unten bzw. nach innen hin zum Aggregatraum 46 kann die Innenwand 74 bzw. können Abschnitte der Innenwand 74 im Bereich der Maschine 46 und der Abgasanlage 78 als Wärmequellen durch die Öffnungen 76 gezielt ausgespart werden, um hier Wärmeenergie mittels eines Luftmassenstrom aus Abluft der Wärmequellen ideal aufzunehmen und zusätzliche Wärmeenergie an zu wärmende Stellen, hier z. B. die Frontscheibe, transportieren zu können. Da der Luftkanal 68 mit der Fronthaube 52 fest verbunden ist, ist der Aggregatraum 46 beim Öffnen der Fronthaube 52 gut zugänglich, was sich z. B. bei Servicearbeiten im Vorderwagen positiv auswirkt. Aufgrund der gerichteten Strömung der Luft hinter dem Kondensator, Wärmetauschern und einem Lüfter als Kühlmodule 50 und somit als Aggregate im Aggregatrum 46, ergibt sich eine Verbesserung des CW-Werts als Strömungswiderstandskoeffizient des Kraftfahrzeugs 44. Dabei kann eine sauber gerichtete Durchströmung des Aggregatrums 46 des Kraftfahrzeugs 44 erfolgen, wobei es zu weniger Staudruckgebieten kommt. Dieser Aspekt wirkt sich auf einen Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs 44 aus. Bei einem entsprechenden Kraftfahrzeug mit Brennstoffzellen, die als Aggregate im Aggregatraum 46 angeordnet sind, reduziert dies den Wasserstoffverbrauch. Unabhängig davon, wie das Kraftfahrzeug 44 angetrieben wird, wird dessen Reichweite erhöht. Die durch den Luftkanal 68 strömende und erwärmte Luft wird gezielt zu der Frontscheibe geleitet und zur Enteisung der Frontscheibe genutzt, dabei kann mit der Luft für die Frontscheibe alternativ oder ergänzend ein Windvorhang zur Energieeinsparung bereitgestellt werden.
-
Die in 4 dargestellte Anordnung aus dem Stand der Technik ist für einen Motorraum 100 eines Kraftfahrzeugs 102 vorgesehen, in dem eine Verbrennungskraftmaschine 104 und ein Kondensator 106 angeordnet sind. Der Motorraum 100 ist von einer Motorhaube 108 abgedeckt. Hierbei wird Abluft aus Wärmequellen in dem Motorraum 100, wie z. B. ein warmer Kühlluftmassenstrom aus einem Hauptwasserkühler, dem Kondensator 106 und/oder Abwärme durch freie Konvektion aus der Verbrennungskraftmaschine 104 diffus über eine Fahrzeugunterseite oder durch seitliche Austritte in den vorderen Kotflügeln abgeleitet oder durch die Abluft erwärmt Bauteile bzw. einen Bauraum im Vorderwagen selbst. Die konventionelle Motorhaube 108 ist hier einfach gestaltet und nur im Bereich der Verbrennungskraftmaschine 108 nach außen zur Umgebung mit einer thermischen Isolierung 110 ausgestattet. Gleiches gilt bei einem elektrifizierten oder einem mit Brennstoffzellen angetriebenen Kraftfahrzeug für einen Niedertemperaturkühler und Kondensator sowie weitere Wärmequellen in einem solchen Typ Kraftfahrzeug. Die in der Abluft enthaltene Wärmeenergie wird hierbei nicht weiter genutzt, um an anderen Stellen, wie z. B. der Frontscheibe, genutzt werden zu können. Durch die ungerichtete und diffus geleitete Abluft im und/oder durch den Vorderwagen, wird der CW-Wert des Kraftfahrzeugs 102 negativ beeinflusst. Es kann keine sauber gerichtete Durchströmung des Kraftfahrzeugs 102 erfolgen, wie es z. B. bei einem sogenannten Aircurtain im Bereich der Radhäuser der Fall ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 2, 4
- System
- 6, 8
- Kraftfahrzeug
- 10
- Aggregatraum
- 12
- Kühlmodul
- 14
- Maschine
- 16
- Einlass
- 18, 19
- Fronthaube
- 20
- Frontscheibe
- 22
- Frontscheibenwurzel
- 24
- Auslass
- 26
- Breitbanddüse
- 30, 32
- Klappensteller
- 34
- Luftkanal
- 40
- Pfeile
- 42
- System
- 44
- Kraftfahrzeug
- 46
- Aggregatraum
- 48
- Maschine
- 50
- Kühlmodul
- 52
- Fronthaube
- 53
- Außenwand
- 54
- Einlass
- 56
- Auslass
- 58
- Ausströmdüse
- 60
- Frontscheibenwurzel
- 68
- Luftkanal
- 69
- Außenwand
- 70
- Schicht
- 72
- Abdeckung
- 74
- Innenwand
- 76
- Öffnung
- 78
- Abgasanlage
- 80
- Dichtung
- 82
- Pfeil
- 100
- Motorraum
- 102
- Kraftfahrzeug
- 104
- Verbrennungskraftmaschine
- 106
- Kondensator
- 108
- Motorhaube
- 110
- Isolierung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102015007713 A1 [0003]
- US 2004/0134995 A1 [0004]
- CN 201619556 U [0005]
- JP 55076728 A [0006]
- DE 3409051 A1 [0007]
- DE 3901658 A1 [0008]
- US 3616871 A1 [0009]
